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中高层大气激光雷达温度测量中重力波提取方法的评估

DOI：10.5194/amt-8-4645-2015 期刊：Atmospheric Measurement Techniques 出版年份：2015 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 本研究评估了从激光雷达测量中提取重力波诱发温度扰动的常用方法。通过一个合成数据集（在真实背景温度剖面上叠加已知温度扰动）来表征这些方法的频谱响应。模拟实验分别采用恒定背景温度和时变背景温度，以评估算法对非重力波引起的温度扰动的敏感性。将这些方法应用于新西兰上空的激光雷达测量数据，并对算法性能进行评价。研究发现：若需从激光雷达温度测量中提取宽周期范围的重力波，巴特沃斯滤波器效果最佳；若仅分析短周期重力波，滑动平均法能取得良好结果。
作者： B. Ehard，B. Kaifler，N. Kaifler，M. Rapp
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

评估中高层大气激光雷达测量中提取重力波致温度扰动的常用方法。

研究成果

推荐使用巴特沃斯滤波器提取大范围重力波周期，因其具有稳定的频谱响应、对测量间隙不敏感且易于调节?；骄ㄊ视糜诙讨芷诓?。夜间平均法不适用于变化测量时段，而滑动多项式拟合需要参数调优。这些发现有助于规范激光雷达数据中的重力波提取。

研究不足

该研究仅限于中高层大气（30-90公里高度）的激光雷达温度测量。相关方法可能对边缘效应、测量间隙及背景温度变化较为敏感。激光雷达的时间分辨率（10分钟至1小时）限制了可探测重力波的高频范围。部分方法需针对不同高度分辨率进行参数调整。

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